钕玻璃,为何如此“傲娇”?

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钕玻璃,为何如此“傲娇”?

2024-07-01 05:27| 来源: 网络整理| 查看: 265

玻璃想必大家都见到过,但是说到激光钕玻璃,又有多少人见过呢?钕玻璃,可是世界上最傲娇的玻璃,从原材料到成品,需要耗费4~6个月时间。制备钕玻璃及其纤维通常需要在高温熔融状态下进行,操作条件苛刻。一旦开机制作,需要没日没夜持续工作,几个月不能间断。

钕玻璃为何如此“傲娇”?

激光钕玻璃是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃,是一种重要的光学材料。它可以在“泵浦光”激发下产生激光或放大激光能量,是激光器的“心脏”。激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量,是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。在被称为地球上的“小太阳”的激光惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,简称ICF)装置中,激光钕玻璃一直发挥着不可替代作用。

稀土激光钕玻璃具有受激发射截面大、激光增益系数高、非线性折射率小等特点,是高功率激光装置的核心材料,主要用于国防军工、航空航天、核能等战略性领域。一块钕玻璃标准件的表面积远不及一块汽车挡风玻璃,但其身价却足抵一辆高档轿车,用“无价之宝”来形容它也并不为过。

美、英、法、日都已拥有厉害的高功率激光实验装置,在激光钕玻璃的研究上也抢得先机。据了解,美国联合日本和德国两家国际顶级光学玻璃历时6年完成了钕玻璃连续熔炼技术研发,并被誉为美国国家点火装置(NIF,目前世界最大)七大奇迹之首。美国人曾总结说:“钕玻璃连续熔炼挑战了光学玻璃制造技术的极限!”不过,针对该技术,西方对我国实施严格的技术封锁和产品禁运。

从1964年起,上海光机所就开始了钕玻璃的研究,并走出了干福熹、姜中宏两位中科院院士。从第一代硅酸盐钕玻璃,到现在磷酸盐钕玻璃,整整经历了4次技术的代际提升。与硅酸盐钕玻璃相比,磷酸盐钕玻璃熔炼非常困难且使用条件十分苛刻,但它的能量放大能力是硅酸盐钕玻璃的10倍,是大功率激光装置所必需的核心材料。

钕玻璃,为何如此“傲娇”?

激光钕玻璃工作原理

磷酸盐钕玻璃为何难造?

它要同时满足28个技术参数,几乎每一个都是一道难跨越的坎:高纯度的原料既容易吸水,又“性格”活泼,连生性“懒惰”的白金都会被它“拉”下马。而激光钕玻璃中,又容不得杂质的存在。大功率激光装置动辄需要上千片钕玻璃,它们必须规格性能一模一样,才能让两三百路激光最终精准汇聚到仅有毫米量级的靶点上。这使得自主发展连续熔炼技术为核心的批量制造技术成为唯一解决途径。

在2017年,上海光机所激光钕玻璃项目团队,在钕玻璃的连续熔炼、精密退火、包边、检测等四大关键核心技术上逐项打破国外技术封锁,取得了以连续熔炼为核心的大尺寸激光钕玻璃批量制造关键技术的突破,实现了涵盖大尺寸激光钕玻璃连续熔炼、包边和高精度检测的三项核心技术发明,自主发明并建成了具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线,实现了大尺寸激光钕玻璃的批量生产。

钕玻璃如此难得,钕玻璃材质的奖杯更难得。

为了激励行业持续创新和突破,肯定光电人的努力,表彰真正有价值的光电产品,树立企业创新为先的理念,引领光电企业创新热潮,意桐光电(光电汇)联合中国激光杂志社推出了“光环奖The HALO AWARD”。迄今为止,已成功举办两届,获得了300余家企业的大力支持和积极参与。

钕玻璃从某种意义上来说,代表了突破、创新和骄傲,这与光环奖设置的理念不谋而合。

基于钕玻璃的优秀特性,我们精心打造了钕玻璃材质的“光环奖”奖杯,以此来彰显获奖产品的创新力和“稀有性”。

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2022“光环奖·激光行业产品奖”企业申报工作已启动,正在火热报名中,申报截止时间为5月18日。本届评选,我们依旧邀请了激光行业的专家、企业家、行业协会及媒体代表,共同评审出激光行业最具代表性的产品。本次除了专家评审团评选以外,还将对入围产品进行集中展示,由观众线上投票,激光光源和激光器件各选出一名“最佳人气奖”。

只要你的产品够竞争力、够创新、够精彩,就有机会抱得“美钕”归。欢迎更多优秀的激光人,在这里发射万丈光芒。

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文章整理自硅酸盐通报、中国科协、新民周刊

封面来源:https://www.doc88.com/p-2167497898901.html?r=1



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